CN107848433A - 车辆用电源装置和车辆用电源装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

车辆用电源装置具有：第一发电机，其通过转子的旋转来发电；第二发电机，其以高于第一发电机的转速上限的转速旋转来发电；检测部，其检测第一发电机的转速；以及控制部，其控制第一发电机和第二发电机的发电，其中，在由检测部检测出的第一发电机的转速为第一发电机的转速上限以下时，控制部使第一发电机发电，在由检测部检测出的第一发电机的转速大于第一发电机的转速上限时，控制部只使第二发电机发电。

Description

车辆用电源装置和车辆用电源装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种搭载于车辆的车辆用电源装置及其控制方法。

背景技术

以往，公开了如下技术(例如参照专利文献1)：在混合动力车辆中，对在驱动轴以高速旋转的状态下进行紧急减速时的电动发电机的超转速进行抑制。在专利文献1所记载的技术中，混合动力车辆具备两个电动发电机、即发电机和电动机。而且，向电动机供给由发电机获得的电力，利用由电动机产生的转矩来抑制发电机的转速，由此抑制了发电机的超转速。

专利文献1：日本特开2010-111182号公报

发明内容

本发明所涉及的车辆用电源装置的一种方式是搭载于车辆的车辆用电源装置，所述车辆用电源装置具备第一发电机、第二发电机、检测部以及控制部。第一发电机通过转子的旋转来发电。第二发电机以高于第一发电机的转速上限的转速使转子旋转来发电。检测部检测第一发电机的转子的转速。控制部控制第一发电机和第二发电机的发电。其中，在由检测部检测出的第一发电机的转速为第一发电机的转速上限以下时，控制部使第一发电机发电，在由检测部检测出的第一发电机的转速大于该第一发电机的转速上限时，控制部只使第二发电机发电。

另外，本发明所涉及的车辆用电源装置的控制方法的一种方式是搭载于车辆的车辆用电源装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：检测转子的转速；判断检测出的转速是否高于第一发电机的转速上限；使第一发电机发电；以及只使第二发电机发电，该第二发电机使转子以高于第一发电机的转子的转速上限的转速进行旋转来发电。检测转子的转速的步骤是利用检测部检测通过转子的旋转来发电的第一发电机的转速。判断检测出的转速是否高于第一发电机的转速上限的步骤是利用控制部判断由检测部检测出的第一发电机的转速是否高于第一发电机的转速上限。使第一发电机发电的步骤为，在判断为由检测部检测出的第一发电机的转速为第一发电机的转速上限以下的情况下，利用控制部使第一发电机发电。只使第二发电机发电的步骤为，在判断为由检测部检测出的第一发电机的转速大于第一发电机的转速上限的情况下，利用控制部只使第二发电机发电。

此外，这些概括或者具体的方式既可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的CD-ROM等记录介质来实现，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。

根据本发明，能够提供一种能够抑制电动发电机的超转速来高效地提高燃油消耗率的车辆用电源装置。

附图说明

图1是示出具有实施方式所涉及的车辆用电源装置的车辆用电源系统的结构的概要结构图。

图2是示出实施方式所涉及的车辆用电源装置的动作的流程图。

图3是示出实施方式所涉及的车辆用电源装置的动作的流程图。

图4是示出实施方式所涉及的车辆用电源装置的动作的流程图。

图5是示出实施方式所涉及的车辆用电源装置的动作的流程图。

具体实施方式

在说明本发明的实施方式之前简单地说明以往的车辆用电源装置中的问题。在专利文献1所记载的方法中，使电动机消耗由发电机获得的再生能量，因此成为妨碍提高燃油消耗率的一个原因。

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种能够抑制电动发电机的超转速来高效地提高燃油消耗率的车辆用电源装置。

下面，说明本发明的实施方式。此外，以下所说明的实施方式都是示出本发明的优选的一个具体例。因而，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接方式以及工序和工序的顺序等是一个例子，并非意图对本发明进行限定。由此，关于以下的实施方式中的构成要素中的没有记载于示出本发明的最上位概念的独立权利要求中的构成要素，以任意的构成要素进行说明。

另外，各图是示意图，并不是必须严格地图示出的图。此外，在各图中对实质上相同的结构附加相同的标记，省略或简化重复的说明。

(实施方式)

[1.车辆用电源装置和车辆用电源系统的结构]

以下使用图1～图5来说明实施方式。

图1是示出具有实施方式1所涉及的车辆用电源装置的车辆用电源系统的结构的概要结构图。如图1所示，车辆用电源系统具有车辆用电源装置1、发动机2、液力变矩器3、无级变速器4、减速器5、差动齿轮6、驱动轮7、逆变器12、DC-DC变换器13、第一电池14、第二电池15、负载16以及开关18。

车辆用电源装置1具有作为电动发电机的第一发电机10和第二发电机11、控制部17以及检测部10a。

第一发电机10是利用从发动机2经由液力变矩器3、无级变速器4以及减速器5输出的动力来发电的发电机。第一发电机10也称为电动发电机(motor generator)，是能够进行用于驱动车轴8的动力运转和再生的电动发电机。也就是说，当第一发电机10接受来自逆变器12的电力时产生动力，通过将该动力以转矩传递到减速器5的齿轮来驱动差动齿轮6。相反地，当第一发电机10经由差动齿轮6和减速器5的齿轮接受由驱动轮7的旋转带来的转矩时基于该转矩来发电。而且，将通过发电获得的电力经由逆变器12充入到第一电池14。第一发电机10能够以比以下所说明的第二发电机11的旋转更低速的旋转，且能够比第二发电机11更高效地发电。

第二发电机11也称为交流发电机(alternator)，是通过从发动机2输出的动力来发电的发电机。第二发电机11能够以高于第一发电机10的转速上限的转速来旋转。

在第一发电机10设置有检测部10a。检测部10a由旋转变压器(resolver)等旋转传感器构成，用于检测第一发电机10的转速R。

控制部17例如是ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)。控制部17控制第一发电机10。具体地说，当液力变矩器3的锁止被解除时，控制部17使由第一发电机10产生的与车轴8的旋转相应的再生电力增加。由此，控制部17使由第一发电机10施加的制动转矩增加，该制动转矩是用于对车轴8进行制动的负荷。另外，控制部17控制第二发电机11。

此外，根据上述各信号，控制部17也可以控制后面说明的逆变器12、DC-DC变换器13以及开关18等。关于控制部17对第一发电机10和第二发电机11的控制，在后面详述。

发动机2通过起动器(未图示)启动来产生动力。该动力作为转矩经由液力变矩器3被传递到无级变速器4。

液力变矩器3将从发动机2输出的动力传递到无级变速器4。液力变矩器3根据需要来对来自发动机2的转矩进行变换，并经由无级变速器4向减速器5传递该转矩。

无级变速器4例如构成为CVT(Continuously Variable Transmission：无级变速器)，将从发动机2经由液力变矩器3传递的转矩传递到减速器5。此时，无级变速器4以与来自控制部17的控制相应的变速比向减速器5传递转矩。

减速器5使第一发电机10的转速减速来向差动齿轮6传递转矩。

通过适当设定差动齿轮6的变速比来放大或者减少从发动机2输出并经由液力变矩器3、无级变速器4以及减速器5等传递的转矩。差动齿轮6将从减速器5传递的转矩分开来传递到两个驱动轮7。由此，通过两个驱动轮7旋转来使车辆行驶。此外，在本实施方式中，是前轮的两个驱动轮7作为驱动轮来旋转，但是也可以使后轮作为驱动轮来旋转，还可以将四个驱动轮作为驱动轮来旋转。

驱动轮7利用从减速器5经由差动齿轮6传递的动力来旋转。

逆变器12基于来自控制部17的控制将来自第一电池14的电流从直流变换为交流并向第一发电机10供给交流的电力。

DC-DC变换器13基于来自控制部17的控制来输出第一电池14的电力。另外，DC-DC变换器13基于来自控制部17的控制来输出第二电池15的电力。

第一电池14蓄积通过第一发电机10发电而获得的电力。第一电池14例如是镍氢充电电池或者锂离子充电电池。第一电池14被充入来自第一发电机10的电力，或被位于车辆外部的充电设备充电。另外，第一电池14也可以蓄积经由DC-DC变换器13从第二电池15获得的电力。

第二电池15蓄积通过二发电机11发电而获得的电力或者经由DC-DC变换器13从第一电池14获得的电力。第二电池15例如是铅蓄电池。

负载16通过消耗从第一电池14和第二电池15供给的电力来进行用于车辆的动作和控制的规定处理或者动作。

开关18根据来自控制部17的指示来进行第一电池14与DC-DC变换器13和逆变器12之间的连接或者切断。通过将开关18设为接通状态即连接状态，向第一电池14充入由第一发电机10或者第二发电机11发电的电力。另外，通过将开关18设为断开状态即切断状态，由第一发电机10或者第二发电机11发电的电力向第一电池14的充入被停止。作为开关18，例如也可以使用继电器电路。

[2.车辆用电源装置的动作]

接着，说明车辆用电源装置1的动作。

图2～图5是示出本实施方式所涉及的车辆用电源装置1的动作的流程图。车辆用电源装置1在减速时，(1)在由于车轴8的旋转为高速旋转而第一发电机10无法再生的情况下只利用第二发电机11进行发电；(2)在车轴8的旋转为低速旋转且减速要求大的情况下由第二发电机11和第一发电机10进行发电以获得更多减速；(3)在减速要求小的情况下只利用再生效率高的第一发电机10进行发电。另外，(4)在不进行车辆的加速和减速中的任一个的惯性滑行的情况下，控制部17停止第一发电机10和第二发电机11的发电，根据第一电池14和第二电池15的充电状态来将被充入到第一电池14和第二电池15的电力从被充入的电力多的电池向被充入的电力少的电池供给。

在此，减速要求是指例如驾驶员(未图示)操作制动器来使车辆减速。减速要求大是指例如紧急制动等要求加速度大的减速(急剧的减速)的情况，减速要求小是指使车辆缓慢地减速的情况等要求加速度小的减速的情况。在本实施方式中，将通过驾驶员的操作来要求的减速时的加速度的绝对值即减速要求值设为Dd，将与该减速要求值Dd进行比较的阈值即减速上限值设为Du。此外，减速上限值Du是根据车辆的构造、性能等来预先决定的值。

首先，说明(1)所示的只利用第二发电机11进行发电的情况。

如图2所示，当控制部17根据制动踏板的踏入量或者踏入速度来检测出减速要求时(在步骤S100中“是”)，通过检测部10a来检测第一发电机10的转速R(步骤S101)。

而且，当在控制部17中判断为第一发电机10的转速R大于第一发电机10的上限转速Ru时(在步骤S102中“是”)，控制部17使第二发电机11发电(步骤S103)，使第一发电机10的发电停止(步骤S104)。由此，在车辆用电源装置1中，只利用第二发电机11进行发电。

因而，在车轴8的旋转为高速旋转的情况下不进行第一发电机10的发电，因此能够抑制第一发电机10的超转速。另外，能够使用第一发电机10直至第一发电机10的转子的转速即将达到上限的转速为止，因此能够获得大的再生电力。由此，能够提高车辆的燃油消耗率。

另外，当控制部17判断为第一发电机10的转速R为第一发电机10的上限转速Ru以下时(在步骤S102中“否”)，接着判断减速要求值Dd是否大于减速上限值Du(步骤S105)。

而且，在减速要求值Dd大于减速上限值Du的情况下(在步骤S105中“是”)，为了在车辆用电源装置1中获得用于进行急剧的减速的大的电力，进行所述(2)的利用第二发电机11和第一发电机10的发电。具体地说，进行图3的流程图所示的动作。

另外，在减速要求值Dd为减速上限值Du以下的情况下(在步骤S105中“否”)，为了在车辆用电源装置1中进行再生效率高的发电，进行所述(3)的只利用第一发电机10的发电。具体地说，进行图4的流程图所示的动作。

在此，(2)所示的利用第一发电机10和第二发电机11的发电是如下进行的。

当判断为第一发电机10的转速R小于第一发电机10的上限转速Ru时(在图2的步骤S102中“否”)，接着控制部17判断减速要求值Dd是否大于减速上限值Du(步骤S105)。而且，在减速要求值Dd大于减速上限值Du的情况下(在步骤S105中“是”)，如图3所示，控制部17使第二发电机11发电(步骤S110)，接着使第一发电机10发电(步骤S111)。由此，利用第一发电机10和第二发电机11进行发电。

此外，在第一发电机10和第二发电机11已经在发电的情况下，第一发电机10和第二发电机11也可以保持原状态不变地继续发电。

接着，判断第一电池14的充电状态(步骤S112)，在第一电池14的充电状态SOC达到第一电池14的上限充电状态SOCu的情况下(在步骤S112中“是”)，控制部17执行利用DC-DC变换器13的电压变换(步骤S113)，经由逆变器12和DC-DC变换器13向负载16传递利用第一发电机10发电的电力。此时，控制部17将开关18设为断开状态。由此，控制部17停止由第一发电机10发电的电力向第一电池14的充入(步骤S114)。然后，控制部17停止第二发电机11的发电(步骤S115)，向第二电池15和负载16供给由第一发电机10发电的电力(步骤S116)。由此，第二电池15被充电。

此外，第一电池14的充电状态SOC是指向第一电池14充入了SOC的量的电力的状态。另外，上限充电状态SOCu是指充入了能够向第一电池14充电的上限即SOCu的量的电力的状态。SOCu的量是根据第一电池14的构造、材质等来预先决定的量。

另外，在第一电池14的充电状态SOC没有达到第一电池14的上限充电状态SOCu的情况下(在步骤S112中“否”)，控制部17使利用DC-DC变换器13的电压变换停止(步骤S117)，并且将开关18设为接通状态。由此，由于开关18是接通状态，因此控制部17使由第一发电机10发电的电力向第一电池14充入(步骤S118)。另外，控制部17使由第二发电机11发电的电力向第二电池15和负载16供给。由此，使第二电池15充电(步骤S119)。

如以上那样，通过利用第一发电机10和第二发电机11进行发电，能够在宽的转速范围内高效地获得再生电力。

另外，(3)所示的只利用第一发电机10的发电是如下进行的。

当判断为第一发电机10的转速R为第一发电机10的上限转速Ru以下时(在图2的步骤S102中“否”)，控制部17接着判断减速要求值Dd是否大于减速上限值Du(步骤S105)。而且，在减速要求值Dd为减速上限值Du以下的情况下(在步骤S105中“否”)，如图4所示，控制部17停止第二发电机11的发电(步骤S120)，只使第一发电机10进行动作，利用第一发电机10进行发电(步骤S121)。

接着，控制部17执行利用DC-DC变换器13的电压变换(步骤S122)。由此，向第二电池15充入由第一发电机10发电的电力。

接着，在第一电池14的充电状态SOC达到第一电池14的上限充电状态SOCu的情况下(在步骤S123中“是”)，控制部17将开关18设为断开状态，停止由第一发电机10发电的电力向第一电池14的充入(步骤S124)。即，控制部17使由第一发电机10发电的电力向第二电池15和负载16供给。

另外，在第一电池14的充电状态SOC没有达到第一电池14的上限充电状态SOCu的情况下(在步骤S123中“否”)，控制部17将开关18设为接通状态，向第一电池14充入由第一发电机10发电的电力(步骤S125)。即，控制部17使由第一发电机10发电的电力向第一电池14和第二电池15充入。

如以上那样，只利用第一发电机10进行发电，由此能够高效地获得再生电力，因此能够提高车辆的燃油消耗率。

接着，说明(4)所示的不进行车辆的加速和减速中的任一个的惯性滑行的情况下的动作。

在惯性滑行的情况下，控制部17首先如图5所示那样停止第二发电机11的发电(步骤S131)，接着停止第一发电机10的发电(步骤S132)。然后，控制部17执行利用DC-DC变换器13的电压变换(步骤S133)。

在此，在第一电池14的充电状态SOC大于预先决定的充电状态(预先决定的量的电力)SOCs的情况下(步骤S134中的“是”)，控制部17不是使第一发电机10和第二发电机11发电而是使被充入到第一电池14的电力充入到第二电池15。此时，被充入到第一电池14的电力也被供给到负载16。此外，预先决定的充电状态SOCs是指充入了预先决定的SOCs的量的电力的状态。

这样，不是使第一发电机10和第二发电机11发电而是使被充入到第一电池14的电力充入到第二电池15，并且还向负载16供给，因此能够高效地利用第一电池14的电力。

另外，在第一电池14的充电状态SOC为预先决定的充电状态SOCs以下的情况下(步骤S134中的“否”)，再次进行图2所示的步骤S101以后的动作。即，利用第一发电机10和第二发电机11中的至少一方进行发电，将发电的电力充入到第一电池14或者第二电池15。由此，根据需要来使第一发电机10和第二发电机11进行动作，因此能够将电力高效地充入到第一电池14和第二电池15。

此外，在第一电池14的充电状态SOC为预先决定的规定量的充电状态SOCs以下的情况是指如下情况等：要强制地使第一发电机10和第二发电机11发电以避免例如在惯性滑行时第一电池14和第二电池15的充电电力耗尽。

[3.效果等]

以上，根据本实施方式所涉及的车辆用电源装置1，在车辆减速时根据车轴8或者发动机2的转速以及使制动动作等减速要求的有无来使第一发电机10和第二发电机11分别或者组合地发电，由此即使不进行从第一发电机10向第二发电机11或者从第二发电机11向第一发电机10供给电力的控制，也能够抑制第一发电机10的超转速。因而，能够更高效地将大量再生能量用于电池充电、向辅机的供给。

以上，基于实施方式说明了一个或者多个方式所涉及的车辆用电源装置，但是本发明并不限定于该实施方式。只要不脱离本发明的主旨，将本领域技术人员可以想到的各种变形实施于本实施方式所得到的方式、将不同的实施方式中的构成要素进行组合来构筑的方式也可以包含在一个或者多个方式的范围内。

例如，在本实施方式中，将第一电池设为镍氢充电电池或者锂离子充电电池、将第二电池设为铅蓄电池，但是第一电池和第二电池不限于此，也可以使用其它电池。

另外，本实施方式中的控制部17只要至少控制第一发电机10和第二发电机11即可，除了第一发电机10和第二发电机11以外还可以控制逆变器12、DC-DC变换器13以及开关18等。

另外，本实施方式中的检测部10a设置于第一发电机10，但是不限于第一发电机10，也可以设置于其它位置。例如，也可以设置于控制部17。

除此之外，通过对所述的实施方式实施本领域技术人员可以想到的各种变形所得到的方式、或者在不脱离本发明的主旨的范围内将上述的实施方式和变形例中的构成要素和功能任意地进行组合来实现的方式也包括在本发明之中。

产业上的可利用性

本发明例如能够用于混合动力车等车辆。

附图标记说明

1：车辆用电源装置；2：发动机；3：液力变矩器；4：无级变速器；5：减速器；6：差动齿轮；7：驱动轮；8：车轴；10：第一发电机；10a：检测部；11：第二发电机；12：逆变器；13：DC-DC变换器；14：第一电池；15：第二电池；16：负载；17：控制部；18：开关。

Claims (10)

1.一种车辆用电源装置，搭载于车辆，所述车辆用电源装置具备：

第一发电机；

第二发电机，其以高于所述第一发电机的转速上限的转速发电；

检测部，其检测所述第一发电机的转速；以及

控制部，其控制所述第一发电机和所述第二发电机的发电，

其中，在由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速为所述第一发电机的转速上限以下时，所述控制部使所述第一发电机发电，在由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速大于该第一发电机的转速上限时，所述控制部只使所述第二发电机发电。

2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，

在由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速为该第一发电机的转速上限以下且用于使所述车辆减速的减速要求值高于预先决定的减速上限值时，所述控制部使所述第二发电机和所述第一发电机发电，在由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速为所述第一发电机的转速上限以下且所述减速要求值为所述减速上限值以下时，所述控制部只使所述第一发电机发电。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，

所述车辆用电源装置具备第一电池和第二电池，所述第一电池和所述第二电池被充入由所述第一发电机和所述第二发电机发电的电力。

4.根据权利要求3所述的车辆用电源装置，其特征在于，

所述控制部还在所述车辆不进行加速和减速中的任一个时，在所述第一电池被充入有预先决定的量的电力且所述第二电池没有被充入预先决定的量的电力的情况下，使被充入到所述第一电池的电力向所述第二电池充入。

5.根据权利要求3所述的车辆用电源装置，其特征在于，

所述控制部还在所述车辆不进行加速和减速中的任一个时，在所述第一电池和所述第二电池中的至少任一个没有被充入预先决定的量的电力的情况下，控制所述第一发电机和所述第二发电机以利用所述第一发电机和所述第二发电机中的至少一方进行发电。

6.一种车辆用电源装置的控制方法，该车辆用电源装置搭载于车辆，所述控制方法包括以下步骤：

利用检测部检测第一发电机的转速；

利用控制部判断由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速是否高于所述第一发电机的转速上限；

在判断为由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速为所述第一发电机的转速上限以下的情况下，利用所述控制部使所述第一发电机发电；以及

在判断为由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速大于所述第一发电机的转速上限的情况下，利用所述控制部只使以高于所述第一发电机的转速上限的转速发电的第二发电机发电。

7.根据权利要求6所述的车辆用电源装置的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速为该第一发电机的转速上限以下且用于使所述车辆减速的减速要求值大于预先决定的减速上限值时，使所述第一发电机和所述第二发电机发电。

8.根据权利要求6所述的车辆用电源装置的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在由所述检测部检测出的所述第一发电机的转速为该第一发电机的转速上限以下且用于使所述车辆减速的减速要求值为预先决定的减速上限值以下时，只使所述第一发电机发电。

9.根据权利要求6～8中的任一项所述的车辆用电源装置的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述车辆不进行加速和减速中的任一个时，在蓄积由所述第一发电机和所述第二发电机发电的电力的第一电池和第二电池中的所述第一电池被充入有预先决定的大小的电力且所述第二电池没有被充入预先决定的大小的电力的情况下，使被充入到所述第一电池的电力向所述第二电池充入。

10.根据权利要求6～8中的任一项所述的车辆用电源装置的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述车辆不进行加速和减速中的任一个时，在蓄积由所述第一发电机和所述第二发电机发电的电力的第一电池和第二电池中的至少任一个没有被充入预先决定的量的电力的情况下，利用所述第一发电机和所述第二发电机中的至少一方进行发电。